Чтение онлайн

A

B

C

D

Рисунок 3.4.Примеры исследования нормального внутрисердечного кровотока в импульсном допплеровском режиме. A — кровоток в выносящем тракте левого желудочка, B — кровоток в легочной артерии, C — трансмитральный кровоток, D — транстрикуспидальный кровоток. E — ранний диастолический кровоток, A — кровоток во время предсердной систолы.

Частота повторения импульсов [PRF] — частота, с которой посылаются серии ультразвуковых сигналов. Частоту повторения импульсов увеличивают при уменьшении глубины нахождения контрольного объема и уменьшают при исследовании кровотока, находящегося далеко от датчика. В большинстве современных эхокардиографов изменения частоты повторения импульсов происходят автоматически при перемещении контрольного объема. Чем больше частота повторения импульсов, тем более быстрый кровоток может быть исследован. Предельная скорость кровотока, которая поддается измерению методом импульсной допплер-эхокардиографии, называется пределом Найквиста. При изучении скорости кровотока, превосходящей предел Найквиста, появляется искажение допплеровского спектра [aliasing]. Суть этого феномена иллюстрирует рис. 3.5. Если использовать датчик, имеющий частоту 2,5 МГц, максимальная скорость кровотока, которая может быть определена при помещении контрольного объема на расстояние 8 см от датчика, составляет около 2,4 м/с; при расстоянии 12 см от датчика эта скорость меньше — около 1,6 м/с.

Рисунок 3.5.Иллюстрация феномена искажения допплеровского спектра при повышении скоростей кровотока выше предела Найквиста. Движение колеса, имеющего одну спицу, регистрируется с частотой 1 кадр в секунду. Когда колесо совершает 1/4 оборота в секунду ( А), кадры дают правильное представление о направлении и скорости его движения. Вдвое б ольшая скорость движения колеса ( В) соответствует пределу Найквиста. При увеличении скорости движения колеса до 3/4 оборота в секунду ( С) кадры дают искаженную картину: создается впечатление, что колесо поворачивается на 1/4 оборота в секунду против часовой стрелки. При скорости 1 оборот в секунду ( D) кажется, что колесо стоит. При скорости 5/4 оборота в секунду ( Е) кадры дают правильное представление о направлении движения колеса, но искажают скорость движения. Таким образом, скорость колеса должна быть менее 1/2 оборота в секунду, чтобы ее можно было правильно измерить при регистрации движения с частотой 1 кадр в секунду. Hatle L., Angelsen B. Doppler ultrasound in cardiology: physical principles and clinical application, 2nd ed. Philadelphia. Lea & Febiger, 1985.

Существование предела Найквиста определяет главный недостаток импульсного допплеровского исследования — невозможность точного определения высоких скоростей кровотока. Почти любой патологический кровоток вызывает искажение допплеровского спектра. Для преодоления этого недостатка был разработан следующий режим импульсного допплеровского исследования — режим высокой частоты повторения импульсов [high PRF Doppler]. Он основан на феномене множественности уровней отражения сигнала [range ambiguity]: при помещении контрольного объема на определенную глубину (т. е. при установке определенной задержки приема посланного импульса) наряду с ожидаемым сигналом регистрируется отраженный сигнал от структур, находящихся на глубине вдвое, втрое и т. д. превышающей заданную.

Для преодоления предела Найквиста в режиме высокой частоты повторения импульсов увеличивают число контрольных объемов. Например, для исследования кровотока на расстоянии 12 см от датчика, первый контрольный объем помещают на глубину 6 см; это позволяет удвоить частоту повторения импульсов и, следовательно, вдвое увеличить предел измерения скорости кровотока. Для увеличения предела измерения скорости втрое первые два контрольных объема следует поместить на 4 и 8 см и т. д. Некоторые эхокардиографические системы позволяют увеличивать предельную для импульсного исследования частоту повторения импульсов в 5 раз, создавая, таким образом, 5 контрольных объемов. Желательно все же ограничиваться минимально необходимым увеличением частоты повторения импульсов, так как сигнал от последнего контрольного объема регистрируется в ослабленном виде.

Режим высокой частоты повторения импульсов в настоящее время имеет весьма ограниченное применение; некоторые эхокардиографические системы вообще не рассчитаны на исследования в этом режиме. Это связано с тем, что разработан другой, более надежный способ измерения высоких скоростей кровотока — постоянно-волновое допплеровское исследование [Continuous Wave Doppler].

В отличие от импульсного исследования, где один и тот же кристаллический элемент и посылает, и принимает сигналы, при постоянно-волновом исследовании эти процессы разобщены: один кристаллический элемент посылает сигналы, другой принимает их. При исследовании в постоянно-волновом допплеровском режиме отраженный ультразвуковой сигнал принимается независимо от того, когда он был послан. Таким образом, исследуется кровоток вдоль всего ультразвукового луча (рис. 3.6). Главное достоинство постоянно-волнового допплеровского исследования состоит в том, что с его помощью может быть измерена любая скорость кровотока. На самом деле при постоянно-волновом исследовании ультразвуковые сигналы посылаются не непрерывно, а в виде отдельных импульсов. Изменение частоты повторения импульсов меняет масштаб допплеровского спектра. Частота повторения импульсов при постоянно-волновом исследовании, однако, ограничена только техническими средствами, но не пределом Найквиста. Современные эхокардиографы в принципе позволяют измерять скорости кровотока, достигающие 12 м/с, что выходит далеко за пределы возможного (скорость 12 м/с соответствует разнице давлений, превышающей 500 мм рт. ст.), так что с помощью постоянно-волновой допплер-эхокардиографии можно измерять любую скорость кровотока.

Рисунок 3.6.Пример исследования аортального кровотока в постоянно-волновом допплеровском режиме при аортальном пороке сердца. Исследуется кровоток вдоль всего ультразвукового луча. На допплеровском спектре регистрируется систолический поток через стенозированный аортальный клапан (AS) и диастолический поток аортальной регургитации (AI). Максимальная скорость (V max) стенотической струи составляет 4,1 м/с. По упрощенному уравнению Бернулли рассчитан максимальный градиент давления (P max) между левым желудочком и аортой, который оказался равным 67 мм рт. ст. CW Doppler Transducer — постоянно-волновой допплеровский датчик, LV — левый желудочек, LA — левое предсердие, Ao — восходящий отдел аорты, Velocity — скорость (м/с), Time — время (с). Judge K.W., Otto C.M. Doppler echocardiographic evaluation of aortic stenosis, in: Doppler Echocardiography, ed. Schiller N.B., Cardiology Clinics, 8 (2), 1990.

Главный недостаток постоянно-волнового допплеровского исследования — невозможность точной локализации исследуемого кровотока. Следовательно, импульсное и постоянно-волновое исследования дополняют друг друга: при импульсном исследовании выявляется область патологического, ускоренного, кровотока, при постоянно-волновом исследовании измеряется его скорость. Постоянно-волновое исследование существенно облегчается, если ультразвуковой луч направляется под контролем одновременно выполняемого двумерного исследования. Современные эхокардиографы позволяют проводить двумерную эхокардиографию и все виды допплеровских исследований с помощью одного датчика. «Замороженное» двумерное изображение позволяет контролировать положение ультразвукового луча и контрольного объема.

В большинстве современных эхокардиографов предусмотрена возможность трехмерной фокусировки ультразвукового луча при постоянно-волновом допплеровском исследовании: это увеличивает чувствительность метода. Кроме того, современные эхокардиографы оснащены датчиком, предназначенным исключительно для постоянно-волнового исследования. Небольшая площадь поверхности этого датчика позволяет точнее направлять ультразвуковой луч при ограниченном эхокардиографическом «окне», например, при исследовании из супрастернального или правого парастернального доступа.

Сокращения приведены по-английски — в том виде, в котором они используются для обозначения допплеровских параметров в компьютерных программах современных эхокардиографов.

[Минутный объем кровотока (CO)] = [Частота сердечных сокращений (HR)] x [Ударный объем];

[Ударный объем (SV)] = [Площадь поперечного сечения сосуда (или отдела сердца)] x [Линейный интеграл скорости кровотока через данное сечение];

[Интеграл линейной скорости (FVI, или VTI)] = [Время кровотока (ET)] x [Средняя скорость кровотока (Vmean)];